冬小麦是皖北地区主要种植的粮食作物之一，种植面积较大。肥料在小麦生产中起着关键作用，合理施用化肥可提高土壤中的养分含量，满足小麦在整个生育进程中对各种营养元素的需求，有效提高小麦的产量。近年来，相关研究人员在小麦肥料利用率方面展开了较多研究。吴子峰等[1]研究了10种不同类型肥料对冬小麦产量和氮素利用率的影响，结果表明，不同肥料对小麦的增产效果不同。刘永松[2]开展了小麦肥料利用率田间试验，结果表明，氮、磷、钾配方施肥能明显提高小麦的肥料利用率，小麦产量和经济效益显著提升。訾利梅[3]开展了常规施肥、测土配方施肥等不同施肥方式对小麦生长及肥料利用率的影响试验，结果表明，测土配方施肥有助于提高小麦籽粒产量和氮、磷、钾肥的利用率。
不同试验点小麦的氮、磷、钾肥料利用率存在差异，但通过优化施肥管理均可提高肥料利用效率，实现小麦增产与经济效益提升。为探究皖北地区砂姜黑土区域适宜的小麦施肥量，设置不同施肥处理，开展小麦肥料利用率田间试验，测定其农艺性状、养分含量和肥料利用率等指标。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验地块位于安徽省西北部，其四季分明，年平均气温在14.5 ℃左右，降水量适中，气候温暖，光照充足，无霜期较长，平均为209 d，平均年降水量810 mm，适宜农作物生长[4]。试验地块位于谯城区大杨镇大杨村，地势平坦，土壤肥力均匀，灌溉排水条件良好。试验地一年两熟，为小麦—玉米/大豆轮作制，前茬作物为玉米。土壤类型为普通砂姜黑土，质地为黏壤土，中等肥力水平，有效耕作层厚度在16～20 cm，地下水位在2.0～3.0 m。土壤理化性质为全氮1.42 g/kg、有效磷26.8 mg/kg、速效钾139.5 mg/kg、有机质17.61 g/kg，pH 8.41。
1.2 供试材料
供试小麦品种为厚德麦981，半冬性品种，是当地小麦主栽品种。选用单质肥料作为试验用肥，尿素（河南省安阳市生产）作氮肥，含氮（N）量46.0％；过磷酸钙（云南省个旧市生产）作磷肥，含磷（P2O5）量16.0％；氯化钾（湖北省枝江市生产）作钾肥，含钾（K2O）量60％。
1.3 试验设计
本试验共设5个处理，每个处理重复3次，处理1为氮磷钾肥配施区（NPK）、处理2为无氮肥区（PK）、处理3为无磷肥区（NK）、处理4为无钾肥区（NP）、处理5为空白区（CK）。各处理的氮、磷、钾肥料用量分别为N 210 kg/hm2，P2O5 90 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2。除了施肥量不同外，其他田间管理措施均相同。
采用随机区组排列，各处理小区面积为20 m2（5 m×4 m），小区间设有隔离保护行，宽0.5 m，区组间设走道，宽0.5 m，四周设保护行，宽0.8 m，各小区单灌单排。磷肥和钾肥全部作基肥，选择在小麦整地播种前一次性施入，所需氮肥的70%作基肥，氮肥的30%在第二年小麦拔节后期进行追肥。整好地后，随机划分小区，根据各小区的实际需肥量，基肥一次性人工耕翻入土，小麦拔节期后人工追施尿素。
1.4 试验管理
试验于2023年10月21日开始，10月21日使用大型旋耕机对试验地块进行旋耕整地，10月22日对试验地块进行小区划分；整理平整后，于10月23日人工撒施基肥并及时翻埋入土。10月24日采用机械直播的方式播种小麦，行距20.0 cm，种子用量225 kg/hm2。2024年3月12日人工追施小麦拔节肥。2024年4月25—26日开展小麦“一喷三防”统防统治作业，并做好病虫害综合防治。2024年6月3日人工进行小麦收获。2024年6月5日组织验收，全小区验收，并分小区进行室内考种、计产。
1.5 测定指标及方法
1.5.1 农艺性状
2024年6月2日，每个试验小区随机取3个1 m2的样方，对试验地小麦的农艺性状进行观察记载，调查其株高、茎粗、穗长、穗粗以及小穗数等[5]。
1.5.2 小麦产量及产量构成因子
2024年6月3日，每个试验小区随机取3个1 m2的样方，现场记录小麦穗数，并从中随机取20穗调查穗粒数；植株样风干后称量小麦茎叶重、穗重，穗脱粒后称量千粒重，并计算产量[6]。
1.5.3 小麦养分含量及肥料利用率
100 kg经济产量养分吸收量=（籽粒产量×籽粒养分含量+茎叶产量×茎叶养分含量）/籽粒产量×100
常规施肥区作物吸氮（磷或钾）总量=常规施肥 区产量×施氮（磷或钾）下形成100 kg经济产量养分 吸收量/100
无氮（磷或钾）区作物吸氮（磷或钾）总量=无氮 （磷或钾）区产量×无氮（磷或钾）下形成100 kg经济产量养分吸收量/100
氮（磷或钾）肥利用率（%）=[（配方施肥区小麦吸收氮（磷或钾）总量－无氮（磷或钾）区小麦吸收氮（磷或钾）总量）/所施肥料中氮（磷或钾）含量]×100
1.5.4 小麦产出投入比计算
小麦产出投入比=小麦产值/生产成本。其中，生产成本主要包括小麦种子费、化肥费、农药费、耕种管收机械费以及人工费等。
2 结果与分析
2.1 农艺性状
由表1可知，NPK处理小麦的株高、茎粗、穗长、穗粗、小穗数均优于其他处理。NPK处理的小麦平株高为78.7 cm，分别较PK、NK、NP和CK处理高2.4、0.3、0.9和2.6 cm；NPK处理的小麦穗长9.2 cm，分别较PK、NK、NP和CK处理增加了1.6、0.6、0.8和2.6 cm；NPK处理的小麦穗粗5.0 cm，分别较PK、NK、NP和CK处理高0.7、0.3、0.2和1.1 cm。NPK处理的小麦结实小穗数最多，为20.30个，分别较PK、NK、NP和CK处理增加1.59、0.47、0.83、2.61个。说明氮、磷和钾肥的配合施用，能有效改善小麦的生物性状，从而促进小麦粒重的增加，提高产量。
表1 各处理小麦的农艺性状 |
| 处理 | 株高/cm | 茎粗/cm | 穗长/cm | 穗粗/cm | 小穗数/个 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 结实 | 不孕 | 合计 | |||||
| NPK | 78.7 | 0.69 | 9.2 | 5.0 | 20.30 | 0.90 | 21.20 |
| PK | 76.3 | 0.54 | 7.6 | 4.3 | 18.71 | 1.62 | 20.33 |
| NK | 78.4 | 0.62 | 8.6 | 4.7 | 19.83 | 0.70 | 20.53 |
| NP | 77.8 | 0.65 | 8.4 | 4.8 | 19.47 | 1.28 | 20.75 |
| CK | 76.1 | 0.42 | 6.6 | 3.9 | 17.69 | 1.54 | 20.14 |
2.2 产量及产量构成因子
由表2可知，NPK处理的小麦穗数、穗粒数和千粒重均最高，分别为577.51万穗/hm2、33.42粒/穗和45.61 g。NPK、PK、NK、NP和CK处理的小麦产量分别为8 790、6 420、7 140、6 780和5 730 kg/hm2，除CK处理外，PK处理的产量最低，NPK处理产量最高，较PK、NK、NP和CK处理分别增产36.92%、23.11%、29.65%和53.40%。说明氮、磷和钾的配合施用可有效促进小麦产量增加，其中氮肥对小麦产量的形成影响较大。
表2 各处理小麦的产量及产量构成因子 |
| 处理 | 穗数/（万穗/hm2） | 穗粒数/（粒/穗） | 千粒重/g | 小区产量（kg/20 m2） | 折合产量/ （kg/hm2） | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | 平均产量 | |||||
| NPK | 577.51 | 33.42 | 45.61 | 17.54 | 17.62 | 17.59 | 17.58 | 8 790 |
| PK | 499.24 | 31.15 | 41.52 | 12.92 | 12.79 | 12.81 | 12.84 | 6 420 |
| NK | 511.62 | 32.32 | 43.24 | 14.25 | 14.36 | 14.23 | 14.28 | 7 140 |
| NP | 502.44 | 31.94 | 42.47 | 13.61 | 13.53 | 13.54 | 13.56 | 6 780 |
| CK | 484.25 | 29.33 | 40.25 | 11.38 | 11.48 | 11.52 | 11.46 | 5 730 |
2.3 小麦养分吸收量及肥料利用率
表3 各处理小麦籽粒和秸秆养分含量单位：（kg/hm2） |
| 处理 | 籽粒 | 秸秆 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | |
| NPK | 166.13 | 32.01 | 24.26 | 49.57 | 17.79 | 191.44 |
| PK | 104.03 | 23.67 | 18.34 | 22.27 | 5.13 | 144.02 |
| NK | 154.22 | 23.22 | 17.82 | 44.14 | 8.88 | 150.64 |
| NP | 147.80 | 28.72 | 17.09 | 47.81 | 10.05 | 165.51 |
| CK | 100.85 | 16.79 | 15.95 | 23.11 | 3.47 | 122.01 |
表4 各处理小麦养分吸收量和肥料利用率 |
| 处理 | 施肥量/（kg/hm2） | 各处理吸收养分 总量/（kg/hm2） | 肥料利用率/% | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | |
| NPK | 210 | 90 | 75 | 215.70 | 49.80 | 215.70 | 42.57 | 19.67 | 44.13 |
| PK | 90 | 75 | 126.30 | ||||||
| NK | 210 | 75 | 32.10 | ||||||
| NP | 210 | 90 | 182.60 | ||||||
| CK | 123.96 | 20.26 | 137.96 | ||||||
2.4 产出投入比
NPK、PK、NK、NP和CK处理的小麦产出与投入比分别为4.79、3.92、4.25、3.95和4.20（表5）。表明合理施用氮、磷和钾肥对小麦增产增收效果明显。
表5 各处理小麦的产出投入比 |
| 处理 | 产量/（kg/hm2） | 产值/（元/hm2） | 投入/（元/hm2） | 产出投入比 |
|---|---|---|---|---|
| NPK | 8 790 | 21 271.8 | 4 438.4 | 4.79 |
| PK | 6 420 | 15 536.4 | 3 959.6 | 3.92 |
| NK | 7 140 | 17 278.8 | 4 067.6 | 4.25 |
| NP | 6 780 | 16 407.6 | 4 149.6 | 3.95 |
| CK | 5 730 | 13 866.6 | 3 300.0 | 4.20 |
|
3 结论与讨论
小麦作物生产过程中，氮、磷、钾肥的科学合理施用能有效提高小麦的产量和养分吸收量。刘永松[2]开展了小麦肥料利用率田间试验，结果表明，小麦的氮、磷、钾肥的肥料利用率分别为32.96%、 15.57%、61.85%；赵霞等[11]的田间试验结果表明，小麦的氮、磷、钾肥的肥料利用率分别为36.66%、19.87%、61.03%；不同区域小麦肥料利用率各不相同，但均表现为钾肥的利用率最高，氮肥的利用率次之，磷肥的利用率最低，与本试验结果相似。本试验研究发现，小麦的氮、磷、钾肥的肥料利用率分别为42.57%、19.67%、44.13%。磷肥的利用率相对较低，说明砂姜黑土区域土壤中磷的含量丰富，施肥过程中可以相对减少磷肥的用量。
综上，本研究在皖北地区的亳州市谯城区砂姜黑土区域开展冬小麦肥料利用率试验，结果表明，氮、磷、钾配合施用下的小麦株高等农艺性状，千粒重等经济性状表现均较佳，当年条件下，NPK处理的小麦产量为8 790 kg/hm2，小麦的氮肥、磷肥和钾肥利用率分别为42.57%、19.67%、44.13%。综合表明，氮、磷、钾肥的合理施用能有效提高小麦对氮、磷、钾肥的利用率，从而提高小麦产量和养分吸收量。本研究基于一年期小麦田间试验数据，为得出更准确的小麦肥料利用率数据，建议连续多年开展试验，为研究区制订精准施肥技术方案提供参考。